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# 钢筋焊缝定位系统 Modbus TCP 通信协议

## 1. 系统架构

- **视觉系统**：作为 Modbus TCP Server（默认端口 5020）
- **外部客户端**：连接到视觉系统进行检测触发和结果读取

## 2. 连接参数

| 参数 | 值 |
|------|------|
| 协议 | Modbus TCP |
| 端口 | 5020（默认） |
| 角色 | Server（被动等待连接） |

## 3. 寄存器定义

寄存器输出与 App 页面"焊缝结果卡片"显示内容对应（焊缝类型、中心点、起点、终点），并提供机械臂坐标系下的姿态角（Roll/Pitch/Yaw）替代法向量便于机器人直接抓取。

| 地址 | 寄存器数 | 类型 | 读/写 | 说明 |
|------|----------|------|-------|------|
| 0 | 1 | uint16 | R/W | 控制命令（写入后自动清零，命令见 3.1） |
| 1 | 1 | uint16 | R | 状态码（见第 4 节） |
| 2 | 1 | uint16 | R | 焊缝类型（0=未知，1=点焊，2=焊缝，3=焊缝间隙） |
| 3 | 1 | uint16 | R | 当前焊缝索引（从 1 开始计数） |
| 4 | 1 | uint16 | R | 焊缝总数（本次检测识别出的焊缝个数） |
| 5 | 1 | uint16 | R | 保留 |
| 6  | 2 | float | R | 中心点 X（mm） |
| 8  | 2 | float | R | 中心点 Y（mm） |
| 10 | 2 | float | R | 中心点 Z（mm） |
| 12 | 2 | float | R | 起点 X（mm） |
| 14 | 2 | float | R | 起点 Y（mm） |
| 16 | 2 | float | R | 起点 Z（mm） |
| 18 | 2 | float | R | 终点 X（mm） |
| 20 | 2 | float | R | 终点 Y（mm） |
| 22 | 2 | float | R | 终点 Z（mm） |
| 24 | 2 | float | R | 姿态 A（度，轴含义由 `poseOutputOrder` 决定） |
| 26 | 2 | float | R | 姿态 B（度，轴含义由 `poseOutputOrder` 决定） |
| 28 | 2 | float | R | 姿态 C（度，轴含义由 `poseOutputOrder` 决定） |
| 40 | 2 | float | W | 机械臂当前 X（mm） |
| 42 | 2 | float | W | 机械臂当前 Y（mm） |
| 44 | 2 | float | W | 机械臂当前 Z（mm） |
| 46 | 2 | float | W | 机械臂当前姿态 A（度） |
| 48 | 2 | float | W | 机械臂当前姿态 B（度） |
| 50 | 2 | float | W | 机械臂当前姿态 C（度） |

> **浮点数编码**：IEEE 754 单精度浮点数，每个 float 占 2 个 uint16 寄存器，字节序由网络配置 `byteOrder` 决定（0=大端，1=小端）。

> **坐标系**：结果 XYZ 为机械臂基坐标系下的值。眼在手上时，系统使用地址 40~51 的当前法兰位姿与“相机到法兰”标定矩阵组合后，再转换中心、起点、终点、方向和姿态；眼在手外时，地址 40~51 不参与结果计算。

> **寄存器保持规则**：地址 40~51 启动时默认为全 0，写入后持续保留当前值。检测前无需强制重新写入；未写入的寄存器使用当前保留值，程序启动后从未写入时即使用 0。

### 3.1 姿态 A/B/C 顺序

输入地址 46/48/50 与输出地址 24/26/28 共用网络配置 `poseOutputOrder`：

| 配置值 | A | B | C |
|--------|---|---|---|
| 0 | RX | RY | RZ |
| 1 | RX | RZ | RY |
| 2 | RY | RX | RZ |
| 3 | RY | RZ | RX |
| 4 | RZ | RX | RY |
| 5 | RZ | RY | RX |

### 3.2 控制命令（地址 0）

| 命令值 | 说明 |
|--------|------|
| 1 | 触发相机 1 执行检测 |
| 2 | 触发相机 2 执行检测 |
| 10 | 读取下一个缓存焊缝结果（从上次检测结果中依次获取） |

### 3.3 焊缝类型（地址 2）

| 类型值 | 含义 | 页面显示 |
|--------|------|----------|
| 0 | UNKNOWN | "未知" |
| 1 | POINT | "点焊" |
| 2 | SEAM | "焊缝" |
| 3 | SEAM_GAP | "焊缝(间隙)" |

## 4. 状态码定义

| 状态码 | 说明 |
|--------|------|
| 0 | 正在检测 |
| 1 | 成功（地址 2~29 数据有效） |
| 2 | 检测失败 |
| 3 | 结果为空 / 无更多缓存结果 |

## 5. 通信流程

### 5.1 触发检测

1. 眼在手上模式下，外部客户端可按需更新地址 40~51 的机械臂当前位姿；可整块写入，也可分段写入，不更新时沿用当前寄存器值
2. 外部客户端写入地址 0，值为相机编号（1 或 2）
3. 视觉系统在收到触发命令时读取并固化地址 40~51 的当前值，自动清零地址 0，并将地址 1 设为 0（正在检测）
4. 视觉系统触发对应相机的检测
5. 检测完成后自动输出第一个焊缝结果（地址 1=1，地址 2~29=焊缝数据）

### 5.2 读取结果

1. 检测完成后，视觉系统写入：
   - 地址 1：状态码（1=成功，2=失败，3=空结果）
   - 地址 2：焊缝类型
   - 地址 3：当前焊缝索引（1）
   - 地址 4：焊缝总数
   - 地址 6~29：第 1 个焊缝的中心/起点/终点/RPY（仅状态码为 1 时有效）
2. 外部客户端轮询地址 1，当值从 0 变为非零时表示检测完成
3. 状态码为 1 时，读取地址 2~29 获取页面同款定位结果

### 5.3 典型时序（单焊缝）

```
客户端                              视觉系统
  |                                    |
  |--- 按需写入 地址40~51 (可选更新) ---->|
  |--- 写入 地址0 = 1 (触发相机1) ----->|
  |                                    |-- 清零地址0，地址1=0(正在检测)
  |                                    |-- 执行检测...
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 0 (正在检测) -------|
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 1 (检测成功) -------|
  |                                    |-- 写入地址1=1，
  |                                    |   地址2=类型，地址3=1，地址4=总数，
  |                                    |   地址6~29=第1个焊缝的中心/起止/RPY
  |<-- 读取 地址2~29 -------------------|
  |                                    |
```

### 5.4 读取多焊缝结果时序

当检测到多个焊缝时，可通过写命令 10 依次获取后续结果：

```
客户端                              视觉系统
  |                                    |
  |--- 按需写入 地址40~51 (可选更新) ---->|
  |                                    |-- 更新机械臂位姿寄存器当前值
  |--- 写入 地址0 = 1 (触发相机1) ----->|
  |                                    |-- 读取并固化地址40~51当前值，清零地址0
  |                                    |-- 地址1=0(正在检测)
  |                                    |-- 执行检测，并使用同一位姿完成
  |                                    |   全部 N 个焊缝的手眼转换...
  |                                    |
  |<-- 读取 地址1 = 1 (成功) -----------|
  |                                    |-- 自动输出第 1 个焊缝结果
  |<-- 读取 地址2~29 (焊缝1全部信息) ----|
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 10 (读取下一个) ---->|
  |                                    |-- 输出已转换并缓存的第 2 个焊缝结果，地址3=2
  |<-- 读取 地址1 = 1 (成功) -----------|
  |<-- 读取 地址2~29 (焊缝2全部信息) ----|
  |                                    |
  |--- 写入 地址0 = 10 (继续读取) ------>|
  |                                    |-- 无更多结果
  |<-- 读取 地址1 = 3 (无更多结果) ------|
  |                                    |
```

> **注意**：触发新的检测（写 1 或写 2）时，系统读取地址 40~51 的当前保留值，并用它转换本次全部焊缝；客户端可以在触发前更新，也可以直接沿用已有值，初始默认全 0。缓存索引自动归零，第一个焊缝由系统主动输出。写 10 只读取已经完成手眼转换的后续缓存结果，不需要再次写入机械臂位姿，也不会重新进行手眼转换。

## 6. 寄存器与页面字段对照

| 页面字段（WeldSeamItem 卡片） | 对应寄存器 |
|------------------------------|------------|
| `焊缝 N [类型]` 中的 N | 地址 3（当前焊缝索引） |
| `焊缝 N [类型]` 中的"类型" | 地址 2（焊缝类型枚举） |
| `中心: (X, Y, Z)` | 地址 6/8/10（float ×3） |
| `起止` 起点 `(X, Y, Z)` | 地址 12/14/16（float ×3） |
| `起止` 终点 `(X, Y, Z)` | 地址 18/20/22（float ×3） |
| `法向: (X, Y, Z)` | 不单独输出，已折算到 RPY |
| （页面未显示，给机器人使用） | 地址 24/26/28（姿态 A/B/C） |

## 7. 注意事项

1. 触发寄存器写入后会自动清零，无需客户端手动清零
2. 检测完成后自动输出第一个焊缝结果；写命令 10 可依次获取第 2、3… 个结果
3. 坐标数据为机械臂坐标系下的值（已经过手眼标定转换）
4. 眼在手上模式在触发时读取地址 40~51 的当前值；寄存器初始全 0，写入后保持，不要求每次触发前重新填写。触发后继续改写地址 40~51 不会影响正在执行的本次检测
5. 姿态 A/B/C 的轴顺序由 `poseOutputOrder` 决定，角度单位为度
6. 浮点数字节序（大端/小端）由网络配置中的 `byteOrder` 参数决定，输入和输出使用同一设置
7. 当状态码非 1 时，地址 2~29 中的数据视为无效，客户端不应使用